JP2019528986A - 血管内流れ決定 - Google Patents

Abstract

本発明は、血管内流れ決定に関する。改善された精度で流れ値を決定する容易化された様式を提供するために、入力ユニット５４、データ処理ユニット５２及び出力ユニット５６を有する血管内流れ決定装置５０が、提供される。前記入力ユニットが、対象の血管内の流体の測定された局所流速値を提供し、前記局所流速値が、局所関心位置において測定され、前記入力ユニットが、前記局所関心位置及び前記血管の局所空間データを提供し、前記局所流速値及び前記局所空間データが、時間において同じ位置に関し、前記入力ユニットが、モデル流れプロファイルを提供する。前記データ処理ユニットが、前記局所値及び前記血管の前記空間データ及び流体力学的制約に基づいて前記モデル流れプロファイルを適応して前記局所関心位置における断面に関する適応された局所流れプロファイルを生成し、前記生成された適応された局所流れプロファイルに基づいて前記血管内の前記流体の局所ピーク流れ値を決定する。前記出力ユニットが、前記局所ピーク流れ値を提供する。

Description

本発明は、血管内流れ（intravascular flow）決定に関し、特に、血管内流れ決定装置、血管内流れ決定に対する血行動態（hemodynamic）システム及び血管内流れを決定する方法に関する。

血流測定は、例えば心臓病学において冠動脈狭窄の深刻度を数値化するのに使用されうる。とりわけ、今日、最も幅広く使用されるアプローチは、流れ感知カテーテルの使用である。流れは、血管に挿入された前向き超音波センサを使用して測定される。ＵＳ６６０１４５９Ｂ１は、体積血流測定の方法に関する。しかしながら、測定のために安定した配置を達成することは、時々、面倒である。

改善された精度で流れ値（flow values）を決定する容易化された様式を提供する必要性が存在しうる。

本発明の目的は、独立請求項の対象物により解決され、更なる実施例は、従属請求項に含まれる。本発明の以下に記載された態様は、血管内流れ決定装置システム、血管内流れ決定に対する血行動態システム及び血管内流れを決定する方法並びに装置を制御するコンピュータプログラム及びコンピュータ可読媒体にも適用されることに注意すべきである。

本発明によると、入力ユニット、データ処理、及び出力ユニットを有する血管内流れ決定装置が、提供される。前記入力ユニットは、対象の血管内で流れセンサで測定された流体の局所流速値を提供するように構成され、前記局所流速値は、局所関心位置で測定され、前記入力ユニットは、前記局所関心位置及び前記血管の局所空間データを提供するように構成される。前記局所流速値、前記局所空間データは、時間において同じ位置に関し、モデル流れプロファイルを提供する。前記データ処理ユニットは、前記血管の前記局所値及び前記空間データ及び流体力学的制約に基づいて前記モデル流れプロファイルを適応して、前記局所関心位置における断面に関する適応された局所流れプロファイルを生成し、前記生成された適応された局所流れプロファイルに基づいて前記血管内の前記流体の局所ピーク流れ値を決定するように構成される。更に、前記出力ユニットは、前記局所ピーク流れ値を提供するように構成される。

前記血管内の空間的構成を考慮して、現在のデータに基づいて流れモデルを適応することにより、注意深い、安定した配置は、冠動脈内の流れを測定するのに、もはや必要ではない。

流れを測定するために、いわゆる流れワイヤ（flow wire）（又は追加の圧力センサを持つコンボワイヤ）が、使用されることができる。

用語「入力ユニット」及び「出力ユニット」は、前記データ処理ユニットへの及びからのデータ交換に関する。前記入力ユニット及び出力ユニットは、前記データ処理ユニットを形成するプロセッサの一体部分として又は別個の要素として提供されることができる。前記入力ユニット及び出力ユニットは、一体形成された又は別個の両方でデータ交換を提供する結合されたインタフェースとして提供されることもできる。

用語「局所ピーク流れ値を提供する」は、例えば更に処理する又は情報を表示するのに使用されるための、前記値の更なる使用に関する。

一例において、前記データ処理ユニットは、対象の血管内の流体の測定された局所流速値を受信するように構成され、前記局所流速値は、局所関心位置において測定され、前記データ処理ユニットは、前記局所関心位置及び前記血管の局所空間データを受信するように構成される。前記局所流速値、前記局所空間データは、時間において同じ位置に関し、モデル流れプロファイルを受信するように構成される。前記データ処理ユニットは、前記局所値及び前記血管の空間データ及び流体力学的制約に基づいて前記モデル流れプロファイルを適応し、前記局所関心位置における断面に関する適応された局所流れプロファイルを生成し、前記生成された適応された局所流れプロファイルに基づいて前記血管内の流体の局所ピーク流れ値を決定するように構成される。更に、前記データ処理ユニットは、前記局所ピーク流れ値を出力するように構成される。

一例において、ディスプレイ又はグラフィックユーザインタフェースは、例えば値（数値）又はグラフ又は他のグラフィック表示として、前記局所ピーク流れ値を示すように提供されてもよい。

一例によると、前記入力ユニットは、前記局所関心位置に対する前記血管内の流体の局所圧力値を提供するように更に構成される。前記局所圧力値は、時間において同じ位置に関する。前記データ処理ユニットは、前記局所圧力値にも基づいて前記モデル流れプロファイルを適応するように構成される。

一例によると、前記データ処理ユニットは、２つの異なる場所における２つの局所ピーク流速の比を出力するように構成される。

本発明によると、血管内流れ決定に対する血行動態システムも、提供される。前記システムは、Ｘ線撮像装置、前記流れセンサを有する流れ測定装置、及び先行する例の１つによる血管内流れ決定装置を有する。前記流れ測定装置は、血管内に配置され、前記局所流速値を測定するように構成される。前記Ｘ線撮像装置は、局所関心位置を有する血管の関心領域の画像データを取得するようにＸ線源及びＸ線検出器を有する。前記データ処理ユニットは、前記取得された画像データに基づいて前記血管内に配置された前記流れ測定装置の位置を決定するように構成される。

一例によると、圧力検出装置が、更に提供される。前記圧力検出装置は、局所圧力値を検出するように構成され、前記データ処理ユニットは、前記取得された画像データに基づいて前記血管内に配置された前記圧力検出装置の位置を決定するように構成される。

一例によると、前記モデル流れプロファイルを適応するために、前記データ処理ユニットは、年齢、体重、血液粘性若しくは他の血液値、又は局所圧力値のような患者の生理学的データ、前記空間データから得られた血管直径、前記空間データから得られた血管位置、前記血管内の前記流れ測定装置の相対的な位置、前記流れ測定装置の位置における測定された血流速度、及び摩擦係数を持つ管に基づく解析的方程式の少なくとも１つを有する流体力学的制約を提供するように構成される。一例によると、前記流れ測定装置は、超音波装置であり、前記流れは、視野方向（viewing direction）においてドップラ超音波で測定される。

本発明によると、血管内流れを決定する方法も、提供される。前記方法は、以下のステップ、
ａ）対象の血管内の流れセンサで測定された流体の局所流速値を提供するステップであって、前記局所流速値が局所関心位置において測定される、ステップと、
ｂ）前記局所関心位置及び前記血管の局所空間データを提供するステップであって、前記局所流速値及び前記局所空間データが、時間において同じ位置に関する、ステップと、
ｃ）モデル流れプロファイルを提供するステップと、
ｄ）前記局所関心位置における断面に関する適応された局所流れプロファイルを生成するように前記局所値及び前記血管の空間データ及び流体力学的制約に基づいて前記モデル流れプロファイルを適応するステップと、
ｅ）前記生成された適応された局所流れプロファイルに基づいて、
ｉ）前記血管内の流体の局所ピーク流れ値、及び／又は
ｉｉ）体積流量の局所値
を決定するステップと、
を有する。

一例において、前記局所関心位置に対する前記血管内の流体の局所圧力値を提供するステップａ１）が、提供され、前記局所圧力値は、時間において同じ位置に関し、ステップｄ）において、前記モデル流れプロファイルの適応が、前記局所圧力値にも基づく。

一例において、ｂ）に対して、少なくとも１つの血管造影図を生成するステップが、提供され、少なくとも１つの血管造影図造影剤注入Ｘ線画像が、取得される。

一例において、前記流体力学的制約は、年齢、体重、血液粘性若しくは他の血液値、又は局所圧力値のような、患者の生理学的データ、前記空間データから得られる血管直径、前記空間データから得られた血管位置、血管内の前記流れ測定装置の相対的な位置、前記流れ測定装置の位置における測定された血流速度、及び摩擦係数を持つ管に基づく解析的方程式の少なくとも１つを有する。

一例において、ｅ）において、前記適応された局所流れプロファイルは、流体力学的制約として有限要素流体力学モデルを使用することにより決定され、前記有限要素流体力学モデルは、入力パラメータとして、血管の半径を含む局所血管幾何構成、血管内の前記流れ測定装置の相対的な位置及び前記流れ測定装置の位置における測定された血流速度を持つ。

一例において、前記超音波装置は、視野を持ち、前記視野方向において変位される領域を撮像し、前記局所空間データに対して、前記超音波装置の位置が検出され、変位係数（displacement factor）は、前記超音波装置の検出された位置を前記視野の場所データに変換し、前記視野の場所データを前記局所空間データとして使用するために適用される。

一態様によると、血行動態シミュレーションを用いる血管内圧力及び流れ測定の統合は、血管内の絶対流れレベルだけではなく、前記流れプロファイルをも決定するように血管造影図から生成された血管モデルに基づいて提供される。加えて、前記測定された流れ値のロバスト性は、ワイヤ配置に対する前記流れ測定の依存性を低減することにより改善される。

一例において、目標血管の血管造影投影が、血管内流れ及び圧力測定と組み合わせて取得される。更に、３Ｄ血管モデルが、血管造影投影から生成され、血行動態シミュレーションが、前記測定された圧力データを境界条件として使用して実行される。流体力学シミュレーション及び前記測定された圧力及び流れ値から予測される血行動態パラメータは、追加的な関心量を得るように結合される。

１つの利点として、実際の位置が検出され、前記流れプロファイルの適応に対して考慮されるので、前記血管内の前記センサの位置及び／又は向きが、変化することができる。したがって、小さいか大きいかにかかわらず、前記血管内の前記センサの位置及び／又は向きの偏差が、もはや、現在の状況の不正確な流れ情報を生じない。結果として、信頼できる流速評価が、提供される。したがって、前記血管の断面に対する真の流速が、前記血管内の前記流れワイヤのいかなる特定の相対的な位置及び向きに対しても得られることができ、結果として改善された精度を持つ、より速い測定を生じる。

本発明のこれら及び他の態様は、以下に記載される実施例を参照して説明され、明らかになる。

本発明の典型的な実施例は、以下の図を参照して以下に記載される。

流れセンサの位置において計算された流れプロファイルに帰着するコンボワイヤ測定に対する冠状血管を示す。 血管内流れ決定装置を概略的に示す。 Ｘ線撮像装置、流れ測定装置及び図２の血管内流れ決定装置の一例を持つ血管内流れ決定に対する血行動態システムを示す。 ２つの可能な流れプロファイルを示す。左図は、急勾配のプロファイルを示し、右図は、平坦なプロファイルを示す。 流れ感知プローブに対する冠状血管セグメントを示す。左図のプローブ位置が、中心に合わせられ、ピーク流速を測定することを可能にする。右図のプローブ位置が、流れプロファイルの異なる部分からの流れ測定を提供する。 血管内流れを決定する方法の一例の基本的なステップを示す。

図１は、例えば患者の、血管１０の概略図を示す。ワイヤ１２が、測定目的で前記血管内に挿入される。前記ワイヤは、遠位端において流れセンサ１４を設けられ、オプションとして、前記遠位端において又は前記ワイヤに沿って圧力センサ１６を設けられる。右部分において、円が、前記遠位端の周りの状況の拡大を示している。血流プロファイル２０が示され、これは、より詳細に以下に記載される。

図２は、データ処理ユニット５２を有する血管内流れ決定装置５０を示す。更に、入力ユニット５４及び出力ユニット５６が、設けられる。入力ユニット５４は、対象の血管内の流体の測定された局所流速値を提供するように構成され、前記局所流速値は、局所関心位置において測定され、入力ユニット５４は、前記局所関心位置及び前記血管の局所空間データを提供するように構成される。前記局所流速値及び前記局所空間データは、同じ時点に関する。入力ユニット５４は、モデル流れプロファイルを提供するように構成される。データ処理ユニット５２は、前記局所値及び前記血管の空間データ及び流体力学的制約に基づいて前記モデル流れプロファイルを適応し、前記局所関心位置における断面に関する適応された局所流れプロファイルを生成するように構成される。データ処理ユニット５２は、前記生成された適応された局所流れプロファイルに基づいて前記血管内の流体の局所ピーク流れ値を決定するようにも構成される。出力ユニット５６は、前記局所ピーク流れ値を提供するように構成される。

一例において、詳細には図示されないが、入力ユニット５４は、前記局所関心位置に対する前記血管内の流体の局所圧力値を提供するように更に構成される。前記局所圧力値は、同じ時点に関する。データ処理ユニット５２は、前記局所圧力値にも基づいて前記モデル流れプロファイルを適応するように構成される。

一例において、詳細には図示されないが、データ処理ユニット５２は、２つの異なる場所における２つの局所ピーク流速の比を出力するように構成される。第１の場所は、前記血管内の第２の場所に対して遠位である。結果として、２つの流れ値の比が、提供され、Ｖ_distal／Ｖ_proximalは、いわば、血管内で測定された遠位圧力及び近位圧力の比として決定された血流予備量比に対する代替的なオプションである。

図３は、血管内流れ決定に対する血行動態システム６０を示す。システム６０は、Ｘ線撮像装置６２を有する。Ｘ線撮像装置６２は、局所関心位置を有する前記血管の関心領域の画像データを取得するＸ線源６４及びＸ線検出器６６とともに示され、Ｃアーチは、一例である。他のタイプの可動及び静止Ｘ線イメージャも、提供される。対象支持、例えば患者台６８が、示され、適応可能スタンド７０により支持される。

更に、流れ測定装置７２が、設けられる。オプションとして、圧力検出装置７４が、更に設けられる。例えば、流れ測定装置７２及び圧力検出装置７４は、体内に挿入されるワイヤ７６に沿って設けられる。

更に、血管内流れ決定装置７２の一例が、設けられる。流れ測定装置７２は、血管内に配置され、局所流れ値を測定するように構成される。データ処理ユニット５２は、前記取得された画像データに基づいて前記血管内に配置された流れ測定装置７２の位置を決定するように構成される。

圧力検出装置７４は、局所圧力値を検出するように構成され、前記データ処理ユニットは、前記取得された画像データに基づいて前記血管内に配置された圧力検出装置７４の位置を決定するように構成される。

一例において、前記モデル流れプロファイルを適応するために、データ処理ユニット５２は、年齢、体重、血液粘性若しくは他の血液値、又は局所圧力値のような前記患者の生理学的データ、前記空間データから得られた血管直径、前記空間データから得られた血管位置、前記血管内の前記流れ測定装置の相対的な位置、前記流れ測定装置の位置における測定された血流速度、及び摩擦係数を持つ管に基づく解析的方程式の少なくとも１つを有する流体力学的制約を提供するように構成される。

一例において、図示されないが、前記モデル流れプロファイルを適応するために、前記データ処理ユニットは、流体力学的制約として有限要素流体力学モデルを使用するように構成され、前記有限要素流体力学モデルは、前記血管の半径を含む局所血管幾何構成、前記血管内の前記流れ測定装置の相対的な位置及び前記流れ測定装置の位置における前記測定された血流速度、並びに好ましくは、前記測定された局所圧力値を入力パラメータとして持つ。

前記流れ測定装置は、超音波装置であり、好ましくは、前記流れは、視野方向においてドップラ超音波を用いて測定される。

図４は、２つの可能な流れプロファイルを示す。左図は、急勾配プロファイルを示し、右図は、平坦なプロファイルを示す。例えばＸ線画像により、空間的状況を決定することにより、モデル流れプロファイルを前記血管内にグラフィカルに挿入することが、可能である。前記流体力学的制約に依存して、前記流れプロファイルは、適応される。例えば、前記流れプロファイルは、急勾配プロファイル又は平坦プロファイルであるように適応される。現在の流れ値は、流れ測定装置７２の示された場所において測定される。この点は、前記流れプロファイルに関連して示されることができるので、ここで、前記流れプロファイル上のピーク流れ値を決定することが、可能である。

図５は、流れ感知プローブとともに冠状血管セグメントを示す。左図におけるプローブ位置は、中心に合わせられ、前記ピーク流速を測定することを可能にする。右図におけるプローブ位置は、前記流れプロファイルの異なる部分からの流れ測定を提供する。図１も参照すると、例えば、前記センサを前記血管の軸と同軸に配向及び／又は配置することが、信頼できる流れ評価を達成するのに必須ではないので、臨床的応用が、容易化される。たとえ前記センサの向きが、前記血管の軸に沿った方向ではなく、前記センサの位置が同軸ではなかったとしても、例えばＸ線撮像により空間的状況を検出し、これを前記流れプロファイルの適応に対して考慮することにより、正確な結果が、達成されることができる。これは、臨床診療における安心を意味する。

図６は、以下のステップを有する、血管内流れを決定する方法１００を示す。ステップａ）とも称される、第１のステップ１０２において、対象の血管内の流体の測定された局所流速値が、提供され、前記局所流速値は、局所関心位置において測定される。ステップｂ）とも称される、第２のステップ１０４において、前記局所関心位置及び前記血管の局所空間データが、提供される。前記局所流速値及び前記局所空間データは、時間において同じ位置に関する。更に、ステップｃ）とも称される、第３のステップ１０６において、モデル流れプロファイルが、提供される。ステップｄ）とも称される、第４のステップ１０８において、前記モデル流れプロファイルが、前記局所値及び前記血管の空間データ及び流体力学的制約に基づいて適応され、前記局所関心位置における断面に関する適応された局所流れプロファイルを生成する。ステップｅ）とも称される、第５のステップ１１０において、前記生成された適応された局所流れプロファイルに基づいて、ｉ）前記血管内の流体の局所ピーク流れ値が、決定され、及び／又はｉｉ）体積流量に対する局所値が、決定される。

好ましくは、前記局所関心位置に対する前記血管内の流体の局所圧力値を提供するステップａ１）が、提供され、前記局所圧力値は、時間において同じ位置に関し、ステップｄ）において、前記モデル流れプロファイルの適応が、前記局所圧力値にも基づく。

一例において、２つの異なる場所における２つの局所ピーク流速の比が、提供され、第１の場所は、前記血管において第２の場所に対して遠位である。結果として、２つの流れ値の比Ｖ_distal／Ｖ_proximalが、提供される。血管のセグメントに沿ったピーク流速の比を得るために、流れワイヤのような医療器具が、前記血管を通して引っ張られてもよく、これにより前記ピーク流速が確認されるそれぞれの場所における前記血管に沿った流速の後続の測定を可能にする。代わりに、前記医療器具が、その長さに沿って複数の流れセンサを有してもよい。

前記対象は、患者でありうる。

前記関心位置は、関心点とも称されることができる。

前記得られた適応された局所流れプロファイルは、前記血管にわたって提供される。

前記局所流速値の測定は、即時（instant）流れ測定とも称される。

前記局所流速値は、測定された流速値である。

前記局所ピーク流れ値は、決定されたピーク流れ値である。前記適応により、前記局所ピーク流れ値は、修正されたピーク流れ値とも称されることができる。

前記決定された局所ピーク流れ値は、真のピーク流れ値とも称される。

他の例において、ａ）に対して、前記血管内に配置された流れ測定装置を用いて前記局所関心位置における前記局所流れ値を測定するステップが、提供され、ｂ）に対して、前記血管内に配置された圧力装置を用いて前記局所圧力値を測定するステップが、提供され、ｃ）に対して、前記局所関心位置を有する前記血管の関心領域の画像データを取得するステップ、前記画像データに基づいて前記局所空間データを生成するステップ、及び前記取得された画像データに基づいて前記血管内に配置された前記流れ測定装置の位置を決定するステップが、提供される。

一例において、前記流速値及び前記圧力装置は、両方のパラメータを測定する一体化された流れ測定装置として提供される。

前記局所流れ値を測定する前記流れ測定装置は、流れワイヤとも称される。

一例において、ｃ）に対して、少なくとも１つのＸ線画像を取得するステップが、提供される。

オプションにおいて、ｃ）に対して、
‐前記取得された画像データに基づいて前記血管内に配置された前記圧力検出装置の位置を決定するステップ
が、提供される。

一例において、ｃ）に対して、少なくとも１つの血管造影図を生成するステップが、提供され、少なくとも１つの血管造影図造影剤注入Ｘ線画像が、取得される。

一例において、現在の血管造影図の代わりに、以前に取得されたデータに基づく３Ｄ対象データが、提供され、前記３Ｄ対象データは、前記血管、すなわち前記患者の現在の空間的状況に対してマッピングされる／アラインされる／又は位置合わせされる。したがって、前記現在の空間的状況が、検出される。例えば、２ＤＸ線画像が、取得される。前記対象の前記空間的状況は、前記対象に一時的に取り付けられた位置マーカにより検出されることもできる。

一例において、前記血管内に配置された前記圧力装置の位置は、電磁的位置マーカ検出構成から得られる。例えば、前記圧力装置は、少なくとも１つのマーカを有し、前記マーカの位置は、近傍に配置されたセンサから検出される。

一例において、前記流体力学的制約は、年齢、体重、血液粘性若しくは他の血液値、又は局所圧力値のような、前記患者の生理学的データ、前記空間データから得られた血管直径、前記空間データから得られた血管位置、前記血管内の前記流れ測定装置の相対的な位置、前記流れ測定装置の位置における測定された血流速度、及び摩擦係数を持つ管に基づく解析的方程式の少なくとも１つを有する。

前記適応された局所流れプロファイルは、適応された流れプロファイルとも称される。前記流れプロファイルは、前記血管にわたる流速を示すので、前記適応された局所流れプロファイルは、流速プロファイルとして提供されることができる。

一例において、ｅ）において、前記適応された局所流れプロファイルは、流体力学的制約として有限要素流体力学モデルを使用することにより決定され、前記有限要素流体力学モデルは、入力パラメータとして、前記血管の直径を含む局所血管幾何構成、前記血管内の前記流れ測定装置の相対的な位置及び前記流れ測定装置の位置における前記測定された血流速度を持つ。

オプションにおいて、ｅ）において、前記適応された局所流れプロファイルは、前記圧力検出装置の位置における前記検出された圧力にも基づいて決定される。

一度、前記断面に対する流速プロファイルが、知られると、真のピーク流速が、得られる。

血管幾何構成及び前記血管内の前記流れワイヤの相対的な位置は、少なくとも１つの血管造影投影から得られる。

前記流体力学的制約は、修正された局所流れプロファイルが提供されるようにモデル流れプロファイルを修正するために前記流れプロファイルに関する。前記流体力学的制約は、有限要素モデル化に関する。前記流体力学的制約は、血行動態制約とも称される。

一例において、前記超音波装置は、視野を持ち、前記視野方向に配置された領域を撮像し、配置係数は、前記超音波装置の前記検出された位置を前記視野の場所データに変換し、前記局所空間データとして前記視野の場所データを使用するために適用される。

他の例において、平均体積流れが、前記血行動態シミュレーションにより予測され、局所的に測定されたピーク流速が、前記血管内の前記局所流れプロファイルの形状を決定するのに使用される。

有限要素数値流体力学、集中型モデル流体力学、又は流体力学系のシミュレーションを容易化する他のアプローチは、圧力勾配測定に基づいて血管内の絶対流れを予測するのに使用されることができる。単純な実施において、抵抗項Ｒは、所定の血管幾何構成に対して計算されることができる。体積流れＱは、この場合、Ｑ＝Δｐ／Ｒを使用して圧力勾配Δｐから計算されることができる。所定の場所における平均流速Ｖ_Aは、当該場所における前記血管の既知の断面積Ａを使用して、Ｖ_A＝Ｑ／Ａに従う。血管中心からの距離ｒに依存する単純な流れプロファイルＶ(ｒ)は、前記解析的式、Ｖ(ｒ)＝Ｖ_Peak・(１−ｒ／Ｒ)⁽ⁿ⁾を使用して予測されることができる。ここでＲは、前記血管の半径である。指数ｎは、例えば血管壁の粗さ又は流体の粘度のような流体力学パラメータに依存して変化しうる。ｎの低い値は、平坦なプロファイルに対応し、高い値は、急傾斜のプロファイルに対応する（図２参照）。Ｖ_Peakのワイヤベースの測定及びシミュレーションベースの平均流れ値に基づいて、前記プロファイルの形状が、決定されることができ、すなわちｎ＝Ｖ_Peak／Ｖ_A−１である。

ワイヤ位置及び向きが、前記血管造影投影から決定される場合、前記流れプロファイルのＶ_Peakのみとは異なる部分も、測定されうる。より複雑な流れプロファイルの形状を決定するために、複数の位置における複数の測定が、行われてもよい。

他の例において、例えば、ワイヤ配置が不明確である場合、前記測定されたピーク流れは、真のピーク流速を表さないかもしれない。前記流れプロファイルの形状は、例えば有限要素流体力学モデルにより決定されることができる。血管造影データは、前記流れプロファイルに対する測定位置ｒを決定するのに使用されることができる。これは、前記流れプロファイルのいずれの部分Ｖ(ｒ)が前記ワイヤにより評価されるかを推定することを可能にする。シミュレートされた流れプロファイルの形状に基づいて、前記ピーク流速は、ワイヤ位置と独立にロバストに決定されることができ（図３も参照）、すなわちＶ_Peak＝Ｖ(ｒ)／(１−ｒ／Ｒ)⁽ⁿ⁾である。

他の例において、（例えば有限要素流体力学モデル及び前記測定された圧力勾配を境界条件として使用して）シミュレートされた流れプロファイル及び前記測定された流速Ｖ(ｒ)に基づいて、前記流れプロファイルに対する前記ワイヤの測定位置ｒが、決定されうる（図３も参照）、すなわちｒ＝Ｒ(１−(Ｖ(ｒ)／Ｖ_Peak)^(1/n))である。

他の例において、例えば血液と血管壁との間の摩擦係数のような、流体力学モデルに対する一部の境界条件は、不明確であってもよい。単一の又は複数の場所における圧力及び流れの同時測定は、より正確な予測が血管系の他の部分において行われうるように前記流体力学モデルを較正するのに使用されてもよい。

単純な集中型モデルアプローチにおいて、抵抗Ｒ＝ｋ／Ａは、血管セグメントごとに起因する。ここでＡは、前記セグメントの断面積であり、ｋは、例えば摩擦係数及び血液粘性により影響を受ける比例定数である。血管セグメントにわたる測定された流れＱ及び圧力低下から、比例定数ｋが、決定されることができ、すなわちｋ＝Ａ・Δｐ／Ｑである。

更なるオプションにおいて、ドップラスペクトルの幅は、例えば流れ方向に対する流れプローブの角度が問題である場合に、より複雑な実施において予測性能を改善するように追加のパラメータとして測定される。

本発明の他の典型的な実施例において、適切なシステムにおいて先行する実施例の１つによる方法の方法ステップを実行するように構成されることを特徴とするコンピュータプログラム又はコンピュータプログラム要素が、提供される。

前記コンピュータプログラム要素は、したがって、本発明の一実施例の一部であってもよいコンピュータユニットに記憶されてもよい。この計算ユニットは、上に記載された方法のステップを実行する又は実行するように誘導するように構成されてもよい。更に、これは、上に記載された装置のコンポーネントを動作するように構成されてもよい。前記計算ユニットは、自動的に動作するように及び／又はユーザのオーダを実行するように構成されることができる。コンピュータプログラムは、データプロセッサのワーキングメモリにロードされてもよい。前記データプロセッサは、したがって、本発明の方法を実行するように備えられてもよい。

本発明のこの典型的な実施例は、最初から本発明を使用するコンピュータプログラム、及びアップデートを用いて既存のプログラムを本発明を使用するプログラムにするコンピュータプログラムの両方をカバーする。

更に、前記コンピュータプログラム要素は、上に記載された方法の典型的な実施例のプロシージャを満たすのに必要な全てのステップを提供することができてもよい。

本発明の他の典型的な実施例によると、ＣＤ−ＲＯＭのようなコンピュータ可読媒体が、提供され、前記コンピュータ可読媒体は、先行するセクションに記載されているコンピュータプログラム要素を記憶している。

コンピュータプログラムは、他のハードウェアと一緒に又は一部として提供される光記憶媒体又は半導体媒体のような適切な媒体に記憶及び／又は分配されてもよいが、インターネット又は他の有線若しくは無線電気通信システムを介するような他の形で分配されてもよい。

しかしながら、前記コンピュータプログラムは、ワールドワイドウェブのようなネットワーク上で提供されてもよく、このようなネットワークからデータプロセッサのワーキングメモリにダウンロードされることができる。本発明の更なる典型的な実施例によると、コンピュータプログラム要素をダウンロード可能にする媒体が、提供され、前記コンピュータプログラム要素は、本発明の以前に記載された実施例の１つによる方法を実行するように構成される。

本発明の実施例が、異なる対象物を参照して記載されていることに注意しなくてはならない。特に、一部の実施例は、方法型請求項を参照して記載されているのに対し、他の実施例は、装置型請求項を参照して記載されている。しかしながら、当業者は、上の及び下の記載から、他に通知されない限り、１つのタイプの対象物に属するフィーチャの任意の組み合わせに加えて、異なる対象物に関するフィーチャの間の任意の組み合わせも、本出願で開示されていると見なされることを推測する。しかしながら、全てのフィーチャは、組み合わせられ、フィーチャの単純な合計以上である相乗効果を提供することができる。

本発明は、図面及び先行する記載において詳細に図示及び記載されているが、このような図示及び記載は、限定的ではなく、実例又は典型的であると見なされるべきである。本発明は、開示された実施例に限定されない。開示された実施例に対する他の変形例は、図面、開示及び従属請求項の検討から、請求された発明を実施する当業者により理解及び達成されることができる。

請求項において、単語「有する」は、他の要素又はステップを除外せず、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は、複数を除外しない。単一のプロセッサ又は他のユニットが、請求項に記載された複数のアイテムの機能を満たしてもよい。特定の方策が相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの方策の組み合わせが有利に使用されることができないことを示さない。請求項における参照符号は、範囲を限定するように解釈されるべきではない。

Claims (15)

1. 入力ユニットと、
   データ処理ユニットと、
   出力ユニットと、
   を有する血管内流れ決定装置において、
   前記入力ユニットが、対象の血管内の流れセンサで測定された流体の局所流速値を提供し、前記局所流速値が、局所関心位置において測定され、前記入力ユニットが、前記局所関心位置及び前記血管の局所空間データを提供し、前記局所流速値及び前記局所空間データが、時間において同じ位置に関し、前記入力ユニットが、モデル流れプロファイルを提供し、
   前記データ処理ユニットが、前記局所値及び前記血管の前記空間データ及び流体力学的制約に基づいて前記モデル流れプロファイルを適応して前記局所関心位置における断面に関する適応された局所流れプロファイルを生成し、前記生成された適応された局所流れプロファイルに基づいて前記血管内の前記流体の局所ピーク流れ値を決定し、
   前記出力ユニットが、前記局所ピーク流れ値を提供する、
   装置。
2. 前記入力ユニットが、前記局所関心位置に対する前記血管内の前記流体の局所圧力値を提供し、前記局所圧力値が、時間において同じ位置に関し、前記データ処理ユニットが、前記局所圧力値にも基づいて前記モデル流れプロファイルを適応する、請求項１に記載の装置。
3. 前記データ処理ユニットが、２つの異なる場所における２つの局所ピーク流速の比を出力する、請求項１又は２に記載の装置。
4. Ｘ線撮像装置と、
   流れセンサを有する流れ測定装置と、
   請求項１乃至３のいずれか一項に記載の血管内流れ決定装置と、
   を有する、血管内流れ決定に対する血行動態システムにおいて、
   前記流れ測定装置が、血管内に配置され、前記局所流速値を測定し、
   前記Ｘ線撮像装置が、Ｘ線源及びＸ線検出器を有し、局所関心位置を有する前記血管内の関心領域の画像データを取得し、
   前記データ処理ユニットが、前記取得された画像データに基づいて前記血管内に配置された前記流れ測定装置の位置を決定する、
   システム。
5. 圧力検出装置が、設けられ、
   前記圧力検出装置が、局所圧力値を検出し、
   前記データ処理ユニットが、前記取得された画像データに基づいて前記血管内に配置された前記圧力検出装置の位置を決定する、
   請求項４に記載のシステム。
6. 前記モデル流れプロファイルを適応するために、前記データ処理ユニットが、
   ｉ）以下のもの、すなわち、
   年齢、体重、血液粘性若しくは他の血液値、又は局所圧力値のような、患者の生理学的データ、
   前記空間データから得られた血管直径、
   前記空間データから得られた血管位置、
   前記血管内の前記流れ測定装置の相対的な位置、
   前記流れ測定装置の位置における測定された血流速度、及び
   摩擦係数を持つ管に基づく解析的方程式、
   の少なくとも１つを有する流体力学的制約を提供し、及び／又は
   ｉｉ）流体力学的制約として有限要素流体力学モデルを使用し、前記有限要素流体力学モデルが、入力パラメータとして、前記血管の半径を含む局所血管幾何構成、前記血管内の前記流れ測定装置の相対的な位置及び前記流れ測定装置の位置における前記測定された血流速度、並びに好ましくは前記測定された局所圧力値を持つ、
   請求項４又は５に記載のシステム。
7. 前記流れ測定装置が、超音波装置であり、
   好ましくは、前記流れが、視野方向においてドップラ超音波で測定される、
   請求項４乃至６のいずれか一項に記載のシステム。
8. 血管内流れを決定する方法において、
   ａ）対象の血管内の流れセンサで測定された流体の局所流速値を提供するステップであって、前記局所流速値が、局所関心位置において測定される、ステップと、
   ｂ）前記局所関心位置及び前記血管の局所空間データを提供するステップであって、前記局所流速値及び前記局所空間データが、時間において同じ位置に関する、ステップと、
   ｃ）モデル流れプロファイルを提供するステップと、
   ｄ）前記局所値及び前記血管の前記空間データ及び流体力学的制約に基づいて前記モデル流れプロファイルを適応して、前記局所関心位置における断面に関する適応された局所流れプロファイルを生成するステップと、
   ｅ）前記生成された適応された局所流れプロファイルに基づいて、
   ｉ）前記血管内の前記流体の局所ピーク流れ値、及び／又は
   ｉｉ）体積流量の局所値
   を決定するステップと、
   を有し、
   好ましくは、前記局所関心位置に対する前記血管内の前記流体の局所圧力値を提供するステップａ１）が、提供され、前記局所圧力値が、時間において同じ位置に関し、ステップｄ）において、前記モデル流れプロファイルの前記適応が、前記局所圧力値にも基づく、
   方法。
9. ａ）に対して、前記血管内に配置された流れ測定装置の前記流れセンサを用いて前記局所関心位置において前記局所流れ値を測定するステップが、提供され、
   ｂ）に対して、前記血管内に配置された圧力装置を用いて前記局所圧力を測定するステップが、提供され、
   ｃ）に対して、
   前記局所関心位置を有する前記血管の関心領域の画像データを取得し、前記画像データに基づいて前記局所空間データを生成するステップと、
   前記取得された画像データに基づいて前記血管内に配置された前記流れ測定装置の位置を決定するステップと、
   が、提供される、
   請求項８に記載の方法。
10. ｃ）に対して、少なくとも１つの血管造影図を生成するステップであって、少なくとも１つの血管造影図造影剤注入Ｘ線画像が取得される、ステップが、提供される、請求項１０に記載の方法。
11. 前記流体力学的制約が、
    年齢、体重、血液粘性若しくは他の血液値、又は局所圧力値のような、患者の生理学的データ、
    前記空間データから得られた血管直径、
    前記空間データから得られた血管位置、
    前記血管内の前記流れ測定装置の相対的な位置、
    前記流れ測定装置の位置における測定された血流速度、及び
    摩擦係数を持つ管に基づく解析的方程式、
    の少なくとも１つを有する、請求項８乃至１０のいずれか一項に記載の方法。
12. ｅ）において、前記適応された局所流れプロファイルが、流体力学的制約として有限要素流体力学モデルを使用することにより決定され、前記有限要素流体力学モデルが、入力パラメータとして、血管の半径を含む局所血管幾何構成、前記血管内の前記流れ測定装置の相対的な位置及び前記流れ測定装置の位置における前記測定された血流速度を持つ、請求項８乃至１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 前記超音波装置が、視野を持ち、視野方向において変位される領域を撮像し、前記局所空間データに対して、前記超音波装置の位置が検出され、変位係数が、前記超音波装置の前記決定された位置を前記視野の場所データに変換し、前記局所空間データとして前記視野の前記場所データを使用するために適用される、請求項８乃至１２のいずれか一項に記載の方法。
14. 請求項１乃至７のいずれか一項に記載の装置を制御するコンピュータプログラムにおいて、処理ユニットにより実行される場合に、請求項８乃至１３のいずれか一項に記載の方法のステップを実行するように構成される、コンピュータプログラム。
15. 請求項１４に記載のコンピュータプログラムを記憶したコンピュータ可読媒体。

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